Page 26 - 理化检验-化学分册2017第八期

李和平: 对洛氏硬度试验标准 GB / T２３０．１－２００９ 和 GB / T２３０．２－２０１２ 可行性和有效性的探讨

查 看 近 几 年 关 于 GB / T ２２８．１－２０１０ ( ISO 号为 C１４７３８ 的压头, 英国 BCS 测量的曲率半径为
６８９２Ｇ１ : ２００９ ) 的相关争论文章 [ １Ｇ１２ ] 和相关资料并对 ２１０ μ m , 满足对工作级压头的尺寸精度要求; 意大
利IMGC 测量的曲率半径为２００ μ m , 满足对标定级
比 ISO ６８９２Ｇ１ : ２０１６ ,发 现 专 业 人 员 对 GB / T
２２８．１－２０１０ ( ISO６８９２Ｇ１ : ２００９ ) 的理解存在很多不 压头的尺寸精度要求; 美国 NIST 测量的曲率半径
一致的地方.这个实例说明在制修订标准时务必要 为 ２１３．２ μ m , 既不满足对工作级压头尺寸的精度要
对标准的可行性和有效性进行充分的验证和论证. 求, 更不满足对标定级压头的尺寸精度要求.
像意大利IMGC 和英国 BCS 这样权威的国际
为此, 笔 者 对 洛 氏 硬 度 试 验 标 准 GB / T ２３０．１－
[ １３ ] [ １４ ] 的可行性和有效性 机构, 测量洛氏硬度金刚石压头的精度尚且不能正
２００９ 和 GB / T２３０．２－２０１２
进行了探讨和分析, 提出了自己的一些观点和看法, 确地判断压头是否符合标准的要求, 因此笔者认为
以供商榷. 要求工业试验室对于普通硬度压头进行准确的直接
检验缺乏可行性, 而不准确的测量不仅无效, 还容易
１ 要求在工业试验室进行直接检验是否具
造成误导.虽然 NIST 测量方法的测量不确定度非
有可行性和有效性
常小, 能够正确地判断压头是否符合要求, 但是由于
GB / T２３０．１－２００９ 中第 ５ 款要求试验设备符 该方法对测量设备和标准物质的要求很高, 因而测
合 GB / T２３０．２ 的要求. GB / T２３０．２－２０１２ 中第 量效率低、 成本高, 只能用于测量少量要求很高的压
４．１．３ 款规定直接检验包括: ① 试验力的校准; ② 压 头, 如 国 家 硬 度 试 验 标 准 实 验 室 的 标 准 压 头
头的检测; ③ 压头深度测量装置的校准; ④ 试验循环 ( ReferenceDiamondIndenters ), 而 将 其 用 于 测 量
时间的检测.同时 GB / T２３０．２－２０１２ 中表 ６ 还规 工业试验室的普通工作级压头不是很现实.
定, 这 ４ 项直接检验应在“ 安装后首次工作之前” 进 另一方面, 从保证测试结果准确性的目的来分
行, 也就是要求工业试验室要在现场进行直接检验 析直接检验的有效性, 也发现直接检验难以达到预
或者请其他机构来进行直接检验.笔者认为, 这样 期的目的.要想通过直接检验保证测试结果的准确
的规定对于工业试验室缺乏可行性, 对于保证测试 性, 需要对所有影响测试结果的所有重要因素都进
结果的准确性也缺乏有效性. 行准确的测量, 才能实现对测试结果准确性的有效
文献[ １５ ] 对洛氏硬度金刚石压头形状和尺寸测 保证.笔者认为, GB / T２３０．２－２０１２ 中第 ４．１．３ 款
量技术的发展历史进行了回顾.其中: 对于金刚石 规定的 ４ 项直接检验没有能够覆盖对于测试结果有
压头尺寸的测量, 最早采用的是光学投影方法; 然后 重要影响的全部因素, 例如文献[ １６ ] 报道硬度计的
英国国家物理实验室( NPL ) 开发出了结合 光学干 砧座对于薄板试样的硬度测试结果有重要影响, 就
涉仪和线性可变差动变压器( LVDT ) 的传感器测量 没有包括在这 ４ 项直接检验之内.
[ １７ ] 把硬度计、 压头、 硬度块分成
技术; 随后意大利国家计量研究院( IMGC ) 进一步 ASTME１８－１６
改进旋转载物台和接触金刚石压头的位移传感器, 不同的等级, 不同等级直接检验的周期和地点要求也
以减小测量不确定度; 再之后美国国家标准与技术 不同, 该标准对于一般工业试验室用的 B级硬度计和
研究院( NIST ) 采用既可转动又可在 xＧ y 平面移动 压头没有类似 GB / T２３０．２－２０１２ 中“ 安装后首次工
的载物台, 采用采样间隔和步距非常小的触针表面 作之前” 进行直接检验的要求, 只要在新购入时供方
测量仪( 轮廓采样间隔 ０．２５ μ m , 轮廓步距０．０１ μ m ) 提供直接检验证书( 直接检验一般应在制造厂完成),
并借助一系列标准物质, 使测量洛氏硬度金刚石压 一般工业试验室无需直接检验只需间接校验进行溯
头曲率 半 径 的 不 确 定 度 比 英 国 NPL 和 意 大 利 源就可以工作了, 而国家硬度试验标准实验室( 如美
IMGC 技术的大幅度改善, 使测量压头曲率半径的 国 NIST ) 则需要对标准硬度计和压头进行严格的直
测量不确定度改善到 ０．４ μ m .美国 NIST 采用该 接检验.笔 者 认 为, 这 样 的 规 定 较 GB / T２３０．２－
技术重新测量 ８ 只由国际著名实验室测量过的洛氏 ２０１２的规定更为合理, 也更具有可行性.
硬度压头( 其中 ６ 只被判定符合工作级的要求, ２ 只
２ 要保证硬度计精度, 至少需要多少种标准
被判定符合标定级的要求) 发现, 实际上这 ８ 只压头
硬度块进行间接校验
中只有 ３ 只符合工作级的要求, 没有 １ 只符合标定
级的要求.文献[ １５ ] 中表 ２ 给了一个例子, 一个编 GB / T２３０．２－２０１２ 中第 ５．２．１ 款要求“ 对于每
５ ３ ４